多径效应(时间色散、多普勒效应)及其他描述多径传播影响的参数(电平通过率、平均衰落时间)
首先,多径效应是产生多径衰落或小尺度衰落的原因,它定义为多径信号相互干涉并形成接收信号衰落的过程。这个相互干涉就包括时间上的干涉(时间色散,描述参数有时延扩展、相干带宽等)及频率上的干涉(多普勒效应,买描述参数有多普勒最大频移、相干时间等),此外还有一些描述多径传播多无线通信系统影响的参数,如电平通过率、平均衰落持续时间等。
一、时间色散
从时域上分析,对于多径传播信号来说,不同路径的信号到达接收机时有不同的时延,相邻的发送信号在接收端处会发生时间上的重叠,造成符号间干扰,这种现象我们称之为传播信号发生了时间色散。
描述参数:
①最大附加时延、多径时延扩展、平均附加时延、rms时延扩展。
②相干带宽,一般情况下,定义为多径时延扩展的倒数。这样,当传播信号的信号带宽远小于相关带宽,即信号周期远大于多径时延扩展时,接受信号不会产生频率选择性衰落(多径时延扩展的影响相对很小),反之,则会产生频率选择性衰落。
二、多普勒效应
从频域上分析,不同路径的信号到达接收机时相互干涉,造成接受信号相对发送信号产生频移,我们称之为多普勒效应。接收信号频率公式f=fc+fc*v/c*cosr,其中,fc为信号发送频率,v为移动台速度,c为电磁波传播速度,r为移动台移动方向与移动台和基站视向的夹角,多普勒频移的计算公式为fd= fc*v/c*cosr。
描述参数:
①多普勒扩展,即发射信号频谱展宽的最大值,Bd=2fdmax=2fc*v/c,多普勒扩展越大,衰落深陷就越频繁。
②相干时间,即接受信号由波峰到波谷的时间,Tc=1/Bd*1/2=1/fdmax
三、其他描述参数
此外,衡量多径传播对无线通信系统影响的参数还有:
1.电平通过率,定义为接收信号电平沿正向每秒钟穿过某一指定门限电平的期望数目,反映了信号电平发生衰落深陷的频繁程度(信号波形的斜率为正,说明信号刚刚低于门限电平)。
电平通过率越高,衰落深陷越频繁。
2.平均衰落持续时间ADF,定义为信号包络低于某个门限电平值的平均时间,计算是用信号包络低于某个门限电平的概率与电平通过率之比。
由公式可以看出,最大多普勒频移越大,衰落深陷越频繁,平均衰落持续时间越短。